[发明专利]一种监测激光功率变化的激光加工系统及方法

说明书

本发明提供一种监测激光功率变化的激光加工系统及方法，包括：激光器、扩束镜、第一分束镜、正透镜、第二分束镜、积分棒、能量探测器、负透镜、PSD探测器、切割头和工件台；其中激光能量监测系统调整所述激光器的出射功率，使激光加工过程中的激光功率保持稳定；位置探测系统监测激光器出射激光束的位置变化情况；所述第一分束镜和所述切割头分别放置在各自的一维运动平台上，通过驱动所述第一分束镜沿水平方向运动和所述切割头沿水平的正交方向运动，使激光束的中心一直保持与所述切割头的光轴重合。本发明专利在激光长期加工过程中，保证了被切割材料具有良好的一致性，工业应用上激光加工的良率得到了长期有效的保障。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及一种监测激光功率大小和位置变化的激光加工系统。

背景技术

激光加工作为近几年兴起的热门加工技术，逐步应用到众多行业中。作为激光加工设备中的核心部件——激光器，其性能的优劣直接影响激光加工效果；特别是激光器长期使用中存在光斑的位置漂移和功率的衰减，当前问世的激光加工设备中没有激光剂量和位置监测系统，以使激光加工设备在长期使用中切割材料时，其切割效果是材料切割的一致性不好；若再对激光加工系统可能存在的问题进行排查，需要花费大量的时间来检测和重新调整激光光路，且激光加工设备使用一段时间后还会存在类似的问题，因此针对激光加工设备而言，增加了激光加工的材料切割成本，另外激光加工设备并未从根本上解决激光器在长期使用中存在的稳定性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述技术缺陷，提供一种监测激光功率大小和位置变化的激光加工系统，解决现有激光加工系统中存在因激光器长期稳定性引起激光切割一致性良率变差的问题。

为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种监测激光功率大小和位置变化的激光加工系统，

包括激光器、扩束镜、第一分束镜、正透镜、第二分束镜、积分棒、能量探测器、负透镜、PSD探测器、激光切割头和工件台；

所述激光器为激光加工系统提供激光加工光源，所述激光器产生激光束；

所述扩束镜用于将所述激光器出射的激光束光斑扩大并压缩激光束的发散角；

所述第一分束镜将激光束反射到激光切割头中，同时将激光束折射到监测系统中；

所述正透镜压缩从所述第一分束镜上出射的激光束光斑，以使激光束光斑直径变小；

所述第二分束镜将从所述正透镜上出射的激光束反射到所述负透镜上，同时将激光束折射到所述积分棒上；

所述积分棒将压缩的激光束进行整形和光能量分布匀化；较佳地，所述积分棒前端面位于所述正透镜的焦平面上；

所述能量探测器接收所述积分棒后端面上出射的激光束，所述能量探测器读取激光束的功率大小；

所述负透镜将所述正透镜压缩的激光束进行准直；

所述激光切割头将所述第一分束镜反射的激光束聚焦，同时切割材料；

所述工件台放置被切割的材料；

所述正透镜、所述第二分束镜、所述积分棒和所述能量探测器组成激光能量监测系统，通过对所述激光切割头出射的功率值与激光能量监测系统监测到的功率进行比对以此判断所述激光器功率变化过程，以此调整所述激光器的出射功率，使激光加工过程中的激光功率保持稳定；所述正透镜、所述第二分束镜、所述负透镜和所述PSD探测器组成位置探测系统，监测激光器出射激光束的位置变化情况；其中所述第一分束镜和所述激光切割头分别放置在各自的一维移动平台上，两个一维移动平台正交放置，通过驱动所述第一分束镜沿水平方向运动，驱动所述激光切割头沿水平正交方向运动，以此保持激光束通过所述激光切割头的光轴。

作为本发明的进一步改进，所述激光器为皮秒激光器，或飞秒激光器。